Das neue Experiment erforscht eine fundamentale Grenze für die Speicherung und Verarbeitung von Informationen in Silizium-basierten Quantencomputern. Die relevanten Qubits sind hier die Spins von Elektronen, die an isolierte Phosphoratome gebunden sind. Die Anwendung einer neuen optische Methode auf einen hochreinen, isotopenangereicherten Siliziumkristall aus dem Avogadro-Projekt erlaubt die eindeutige Identifizierung der relevanten Spin-Relaxationsprozesse und zeigt Spin-Relaxationszeiten bei tiefen Temperaturen von über 20 Stunden.
Mehrere Gruppen weltweit arbeiten an einer Verarbeitung der Quanteninformationen, die auf dem Spin isolierter Phosphoratome in Silizium basiert, und bisherige Experimente haben bemerkenswerte Erfolge hinsichtlich High-Fidelity-Qubits und Auslesen einzelner Spins gezeigt. Derzeit sind diese Experimente technologisch begrenzt, aber langfristig wird die ultimative Grenze die intrinsische Spin-Relaxationszeit sein. Diese Spin-Relaxationszeit wurde bereits vor einem halben Jahrhundert mit Hilfe der Elektronenspinresonanz untersucht, aber die Ergebnisse waren bisher bei tiefen Temperaturen nicht schlüssig. Die neuen experimentellen Ergebnisse liefern dieses fehlende Stück des Puzzles.
Low Temperature Relaxation of Donor Bound Electron Spins in 28Si:P
E. Sauter, N. V. Abrosimov, J. Hübner, and M. Oestreich
Phys. Rev. Lett. 126, 137402
